Накопление парниковых газов, улавливающих тепло, приводит к нагреванию верхнего слоя океана в четыре раза быстрее, чем в период 1960-1990 годов, говорится в новом исследовании.
Работа, опубликованная 10 марта 2023 года в журнале Science Advances, является последней попыткой собрать воедино текущие и исторические измерения с кораблей, самоходных буев, спутников и даже тюленей, чтобы получить глобальную картину того, как океаны переживают повышение температуры.
С 1990-х годов все больше тепла уходит в глубины океана, и с 1998 года темпы потепления океана не изменились по сравнению с предыдущим десятилетием, отмечается в статье.
Исследование знаменует собой шаг вперед, но авторы заявили, что обеспокоены будущим науки об океане, учитывая политический климат в США. Доктор Джон Абрахам, профессор тепловых наук в Университете Сент-Томас в Миннесоте и соавтор работы, сказал Carbon Brief:
“Мы видим, что планируется резкое сокращение расходов на климатическую науку. Есть все основания ожидать, что эти сокращения коснутся и систем океанического зондирования”.
Важная задача
Примерно 93 процента тепла, удерживаемого парниковыми газами в атмосфере, попадает в океан. Оставшиеся 7 процентов нагревают атмосферу и сушу и вызывают таяние льдов.
Это означает, что только измеряя океаны, ученые могут сказать, как быстро нагревается планета и насколько сильно она будет нагреваться в будущем, сказал Джон Абрахам в интервью Carbon Brief:
“Если вы хотите понять, что такое глобальное потепление, вам нужно понять, что такое потепление океана”.
Формирование представления
Но точно определить, насколько быстро потеплели океаны, – задача непростая, в том числе из-за пробелов в исторических данных.
“Измерение океанов – сложная задача, потому что вам нужно достаточное количество датчиков, в достаточном количестве мест, в течение достаточно долгого времени, чтобы получить полную картину климата”.
Ранние наблюдения обычно проводились коммерческими и научно-исследовательскими судами, а значит, были ограничены развитыми странами и судоходными маршрутами, поясняется в статье.
В 1990-х годах эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана значительно расширил охват записей температуры океана. С 1992 года спутники помогают делать выводы о потеплении океана по изменениям высоты поверхности моря, поскольку морская вода при нагревании расширяется.
Качество океанических измерений повысилось после 2005 года, когда появились буи ARGO – сеть из почти 4 000 свободно плавающих буев, измеряющих температуру в верхних слоях 2 000 м мирового океана.
Чтобы получить глобальную картину происходящего на огромных просторах Мирового океана, ученые объединяют измерения, полученные с помощью сети ARGO, корабельных систем наблюдения, буев, привязанных к морскому дну, и даже температурных датчиков, прикрепленных к головам тюленей.
В то время как за период после 2005 года накоплен огромный объем данных, до этого времени существуют пробелы, которые необходимо заполнить.
Ученые обычно делают это путем предположения, основываясь на измерениях, проведенных в других близлежащих местах. В новом исследовании этот подход обновлен, говорит доктор Лицзин Ченг, доцент Китайской академии наук и ведущий автор статьи.
“Наше исследование предлагает новый метод решения этих проблем”.
Вместо того чтобы включать станции в пределах 800 км от точки, по которой отсутствуют данные, как это делали другие исследования, авторы увеличили это расстояние до 2500 км, чтобы учесть большую дистанцию между историческими станциями. Это позволило оставить меньше незаполненных пробелов и охватить больше океана, поясняется в статье.
Авторы также смогли скорректировать результаты прошлых исследований, которые могли недооценивать потепление, сравнив хорошие данные времен ARGO с редкими наблюдениями в том же регионе, сделанными в 1960-х или 1970-х годах. Профессор Кевин Тренберт, старший научный сотрудник Национального центра атмосферных исследований США и соавтор работы, сказал:
“Удивительно, как много информации о теплосодержании океана мы смогли восстановить из скудных данных прошлого”.
Благодаря новому методу ученые получили более чем 90-процентный охват океанов с конца 1950-х по 2015 год, от поверхности моря до глубины 2000 метров.
Сигнал потепления
Исследование показывает, что до 1980 года океаны прогревались относительно медленно, а с тех пор – быстрее. Черная линия на приведенном ниже графике из работы показывает, как ускоряются процессы потепления после 1980 года.
Авторы отмечают, что их новая оценка “несколько больше”, чем в предыдущих докладах, включая последний доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).
Доктор Мэтт Палмер, эксперт по уровню моря и теплосодержанию океана из Метеорологического управления Великобритании, который не принимал участия в исследовании, сказал:
“Эта работа представляет собой важное уточнение наших оценок изменения теплосодержания океана… Хотя исследование не меняет нашего основного понимания, оно предполагает, что темпы потепления океана, о которых говорится в МГЭИК AR5, были недооценены примерно на 10-15%”.
Все более совершенные способы наблюдения за океанами позволяют ученым точно определить не только количество тепла, поступающего в океаны, но и то, куда оно уходит, когда попадает туда.
Исследование показывает, что скорость потепления в верхних слоях океана, от поверхности до 700 метров, увеличилась в четыре раза с 1960-1991 по 1992-2015 годы (наклон синей линии, ниже). Более поразительно, пожалуй, то, что глубокие слои океана (700-2000 м) нагреваются в девять раз быстрее, чем в 60-е, 70-е и 80-е годы (красная линия).
Ченг и др., (2017)
Никакого замедления
Несмотря на то, что авторы исследования называют “всплеском” изучения вопроса о временном замедлении глобальной температуры на поверхности Земли в конце 90-х и 2000-х годов, в работе четко говорится, что в океанах такого изменения темпов не произошло. В ней говорится следующее:
“Наши исследования показывают, что с 1998 года не произошло замедления изменения теплосодержания мирового океана по сравнению с предыдущим десятилетием”.
По словам Палмера, если смотреть исключительно на температуру поверхности в течение десятилетия или около того, то это ненадежный способ отследить темпы глобального изменения климата:
“Поскольку теплосодержание океана продолжало увеличиваться в то время, когда темпы роста глобальной температуры на поверхности замедлились, мы можем сделать вывод, что значительная часть “замедления” должна была произойти за счет перераспределения тепла в океане”.
С 1998 года во всех океанических бассейнах наблюдалось значительное потепление, причем наибольшее потепление наблюдалось в южных океанах, тропическом/субтропическом Тихом океане и тропическом/субтропическом Атлантическом океане. Как говорится в статье:
“Атлантический и южные океаны являются основными резервуарами нового тепла (59%), хотя их общая площадь составляет всего 48% площади Мирового океана”.
В целом, около 32% дополнительного тепла, поглощенного океаном в период с 1960 по 2005 год, попало в океанские глубины. Однако за последнее десятилетие эта доля подскочила до 49%, что говорит о том, что глубинные слои океана играют все более важную роль в потеплении океана.
Загадка объяснена
Наконец, авторы объединили свою оценку тепла, поглощаемого океанами в диапазоне 0-2 000 метров, с предыдущей оценкой потепления ниже 2 000 метров.
Они нашли хорошее совпадение с тем, сколько тепла можно было бы ожидать в океанах в целом, основываясь на количестве солнечной радиации, поступающей в атмосферу и покидающей ее с 1985 года. (Сравните желтую линию на графике ниже со всеми оттенками синего, вместе взятыми).
Это означает, что загадка “пропавшего тепла”, поставленная Тренбертом некоторое время назад, теперь фактически решена, считает Палмер.
Ченг и др., (2017)
В заключение
Несмотря на то, что буи ARGO в значительной степени обязаны иметь столь подробную информацию об океанах, ученые, проводящие исследование, опасаются за будущее этой сети. Джон Абрахам сказал:
“Я не уверен в том, что мы будем продолжать работать с этой сетью. В нынешней системе используются самые современные датчики, которые разбросаны по всему океану… Неясно, будет ли продолжаться финансирование этой абсолютно важной системы в нынешнем политическом климате США”.
Программа океанических и атмосферных исследований Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) находится в очереди на 26-процентное сокращение, а наблюдения за океаном и ARGO финансируются из этого бюджета, сказал Тренбет. Более того, многие другие страны предоставляют свои взносы в процентах от взноса NOAA, добавил он:
“Если NOAA сократит расходы, то сократят и другие, и все пойдет кувырком… Арго все еще является исследовательским, а не оперативным предприятием. Оно уязвимо. Такое сокращение было бы пародией”.
